[发明专利]切削热轧角钢组合十字型屈曲约束支撑及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于土木工程结构消能减震技术领域，特别是涉及一种切削热轧角钢组合十字型屈曲约束支撑及其制作方法。

背景技术

地震具有突发性强、破坏性大等特点，要求建筑结构都要考虑结构的抗震性，尤其是建在地震多发区域的建筑结构。随着装配式住宅的快速发展，钢结构住宅数量越来越多。现有钢结构系统大多采用抗弯钢框架体系、支撑框架结构以及双重结构体系，而其中以抗弯框架体系最为常用，但是对于抗弯框架体系的高层建筑而言，由于建筑的高度增加使得结构相对变柔，抗侧刚度减小，不利于提高建筑结构的抗震。传统的提高框架结构体系的抗震措施是通过单一的增加构件的截面尺寸来增大框架结构的抗侧刚度，这样不仅浪费资源，而且实际工程应用非常有限。

鉴于此，支撑框架结构体系具有较好的经济性而被学者们所重视，传统支撑框架结构体系在地震作用下支撑受压易发生屈曲进而过早的发生断裂，导致建筑结构抗震能力迅速下降，故往往通过加大支撑的截面面积以符合设计需求，从而又降低了其经济性，然而在强震作用下抗震提高并不明显。于是国外研究者们开发出一种新型支撑屈曲约束支撑(Buckling-Restrained Brace)。

屈曲约束支撑是一种受压时发生屈服而不发生屈曲的构件，其构造基本构造由耗能核芯单元即耗能芯材、外围约束单元(钢管、混凝土等)和连接单元三部分组成。耗能核芯单元位于轴心，外围约束单元环包在它的周围，连接单元在耗能核芯单元的两端。

屈曲约束支撑作为一种新型耗能支撑，目前已广泛应用于在高层建筑框架结构中。传统十字型屈曲约束支撑都是通过钢板焊接而成，由于长线、深度焊接技术存在温度应力、残余应变等问题，影响其工作性能，因此对制作工艺要求高，生产流程繁琐，费时费力，生产效率很难提高，不利于降低其经济性，为推广应用，需进一步改进屈曲约束支撑的制作工艺及生产流程。

发明内容

为克服现有的屈曲约束支撑制作工艺复杂、生产效率低下、制作成本高等问题，本发明的目的在于提供一种切削热轧角钢组合十字型屈曲约束支撑及其制作方法。

本发明的目的是通过如下的技术方案实现的：

本发明提出了一种切削热轧角钢组合十字型屈曲约束支撑，包括芯材支撑构件、方形钢管、上端板以及下端板，其特征在于：所述芯材支撑构件是由两个热轧角钢对顶组合而成，截面呈十字形，芯材支撑构件包括位于中间部位的工作段、位于两端的连接段及设置在工作段与连接段之间的过渡段，其中工作段的截面积小于连接段的截面积，同时工作段中部向外凸起形成限位部，连接段上开设有螺栓孔，过渡段由直线过渡段和倾斜过渡段组成，

在工作段处两个热轧角钢通过点焊固定，连接段与过渡段处两个热轧角钢边缘完全焊接在一起，其中工作段与过渡段上均涂刷有无粘结材料层，并在过渡段的倾斜过渡段上粘贴有泡沫材料层；

所述方形钢管套设在芯材支撑构件上，芯材支撑构件位于方形钢管的对角线上，方形钢管的两端各设置有一个端板，分别为上端板、下端板，方形钢管与芯材支撑构件之间填充有轻骨料混凝土；

所述上端板以及下端板中部开设有与芯材支撑构件截面相匹配的十字形开口，上端板以及下端板装配在芯材支撑构件上，同时上端板以及下端板通过点焊与方形钢管连接，且下端板与方形钢管之间的缝隙用硅胶密封。

优选的，所述限位部的坡度范围为18°～25°。

优选的，所述倾斜过渡段的坡度范围30°～45°。

进一步，所述轻骨料混凝土采用天然轻骨料或人工轻骨料。

进一步，所述轻骨料混凝土强度等级为LC30～LC40。

本发明还提出了一种制作上述切削热轧角钢组合十字型屈曲约束支撑的方法，其特征在于，该制作方法包括以下步骤：

步骤一、按照施工设计图纸的尺寸规格要求制作屈曲约束支撑的装配件，包括等长的两个热轧等边角钢、方形钢管、上端板以及下端板；

步骤二、通过切削加工工艺对热轧等边角钢的肢尖进行切削使其形成连接段、过渡段及工作段，位于热轧角钢中间部位的工作段的截面积小于位于热轧角钢两端的连接段的截面积，工作段与连接段之间设置过渡段，同时在工作段中部加工出与工作段一体结构的限位部，并在热轧角钢两端的连接段上钻出螺栓孔；

步骤三、经步骤二切削成型的两个热轧角钢对顶组合成芯材支撑构件，芯材支撑构件截面呈十字形，在工作段处两个热轧角钢通过点焊固定，连接段与过渡段处两个热轧角钢边缘完全焊接在一起，将焊缝打磨平整，在工作段与过渡段上均涂刷无粘结材料，过渡段的倾斜过渡段上粘贴泡沫材料用于预留压缩空间；